气压

null§2 气压§2 气压一、气压的定义及气压与天气 二、大气中气压变化的基本特征 三、大气中常见的气压分布型 四、全球气压分布null一、气压的定义Can you feel air pressure?When you take off or land in an aircraft, your ears may hurt or feel uncomfortable. This is because your eardrums can feel changes in air pressure as the aircraft moves quickly up and down. But what is air pressure?What is Air Pressure?What is Air Pressure?Pressure = Force per Area It is caused by the weight of all the air in the atmosphere pressing down on Earth. It is also known as atmospheric pressure. Air pressure changes with the height and also when air warms up or cools down. Changes in air pressure cause changes in the weather. null 在任何表面上，由于大气的重量所产生的压力，也就是单位面积上所受到的力，叫做大气压。其数值等于从单位底面积向上，一直延伸到大气上界的垂直气柱的总重量。气压是重要的气象要素之一。 nullAtmospheric PressureIt takes a shorter column of cold, more dense air to exert the same surface pressure as a taller column of warm, less dense air.null 在物理学上压力和压强不是一个概念。用铅笔尖在手指上，会出现一个小坑；用未削过的铅笔压手，则不会出现小坑，这是为什么？中间有一个面积问题。铅笔尖面积小，铅笔头面积大。压强是单位面积上所受的压力。平时我们所说的大气压，实际上指的是大气压强，只不过省略了“强”字。 既然大气压指的是单位面积上所随的大气柱的重量，那么，大气柱有多重呢？大气柱的重量是不能直接测量到的。所以人们就用水银柱的重量来计算大气柱的重量，这个水银柱的重量是与大气柱的重量相平衡的。此实验是意大利科学家托里拆利在1644年作出来的。托里拆利在一根约1米长的一端封口的玻璃管里注满水银，把开口的一端用姆指按住管口，倒立在水银槽中，当手指放开以后，管里的水银下降下，但降到760毫米的地方就不再下降。这就是大气压支持着水银柱的缘故。水银气压表就是根据这个原理来测量气压的 压力和压强nullTorricelli's BarometerDiagram showing the construction of Torricelli's barometernull在气象工作中通用的气压单位有毫米和毫巴两种： （1）毫米(mm)：是用水银柱高度来表示气压高低的单位。例如，气压为760mm，表示当时的大气压强与760mm高的水银柱所产生的压强相等。 （2）毫巴(mb)/百帕(hPa)：用单位面积上所受水银柱压力大小来表示气压高低的单位。物理学上，压强的单位是用“巴”表示的：每一平方厘米面积上受到一达因的力，称为一巴。在气象上，嫌这个单位太小，取1,000,000达因/平方厘米为1巴，以巴的千分之一作为气压的单位，称为1毫巴。 气压的测量单位 Highs, Lows and weatherHighs, Lows and weatherPressure is different all over the world. Lows are areas of low pressure with the lowest pressure at the center. Lows usually bring wet, cloudy weather.Highs, Lows and weatherHighs are areas of high pressure with the highest pressure at the center. Highs bring sunnier, and dry weather. The way these move from day to day causes the changes in the weather. Highs, Lows and weathernull为什么低气压往往与降水等天气相伴随？而高气压区却总是晴朗天气？因为低气压区伴随着上升运动，而高气压区却总是下沉运动。为什么低气压往往伴随着上升运动？而高气压区却总是下沉运动？null自由大气的大尺度运动是准地转运动，亦即是地转偏向力和气压梯度力的平衡。 在北半球，地转偏向力与风向垂直，且偏向右侧 因此，在北半球，低气压对应着逆时针的气旋运动；高气压对应着顺时针的反气旋运动nullnull边界层摩擦作用使气旋区辐合上升，反气旋区辐散下沉nullnullnull二、大气中气压变化的因子Factors affecting air pressure 1. Altitude 2. Temperature/density 3. Latitudenull某地的气压值，等于该地单位面积上大气柱的重量。高度愈高，压在其上的空气柱愈短，气压也就愈低。因此，气压总是随着高度的增加而降低的。在海平面的大气压大约760mm,而在5.5公里的高空气压大约是380mm。这就是登山运动员在攀登高峰时，愈接近顶峰，愈感到呼吸困难的道理。一般在低层大气中，上升相同距离气压降低的数值大，而在高层大气中，降低的数值小。据实测，在近地面层中，高度每升高100米,气压平均降低约9.5mm水银柱高;在高层则小于这个数值。空气密度大的地方,气压随高度降低得快些,空气密度小的地方则相反 1、随着海拔高度的上升，气压下降null气压差和高度差的关系Pressure and AltitudePressure and AltitudeAverage at sea level 1013 mb 500 mb at 5 km (upper limit of human settlement) 280 mb at 10 km 56 mb at 20 km 1 mb at 50 km 0.00056 mb at 100 kmnullChange in average atmospheric pressure with altitude气压随高度变化的原因气压随高度变化的原因Air pressure decreases with altitude because Air density is higher at sea level air particles must move faster to support the weight of the air above them Temperature is higher at sea levelnull2、气压随温度/密度的变化Temperature change Density change Formally, the equation of state describes this relationship: p=RT——状态方程 p-Pressure (Pa)  - density (g m-3) R - Gas Constant (287 J K-1 kg-1) T - Temperature (K) 气压变化的状态方程Ideal gas law: P = constant x T x density ( P = pressure, T = temperature )constant densityconstant T气压变化的状态方程null密度不变的情形下，气压随温度升高而加大 On average, higher pressure in winter or summer? Answer: winter because although lower temperature but the density of air is usually higher thus higher pressure Lesson learnt: all three variables are important. Higher temperature does not necessarily imply higher pressure.气压随温度/密度的变化nullLow Pressure When air rises, it leaves behind an area of lower pressure, because the upward- moving air is not pressing down so hard on the surface. High Pressure Areas of high pressure are formed where air is sinking back down, and so pushing down harder.nullnullnullnullnull天气图中最常见的5种气压形势高压低压鞍型场槽线脊线nullnull低压——是指在同一高度上中心气压低，周围气压高，且由闭合的等压线构成的低气压区；气压在北半球对应着逆时针旋转的气旋；低层的低压对应着辐合上升运动 高压——是指在同一高度上中心气压高，周围气压低，且由闭合的等压线构成的高气压区；气压在北半球对应着顺时针旋转的反气旋；低层的高压对应着辐散下沉运动 低压槽——低压槽是指低压延伸出来的狭长区域，或可看成是一组不闭合的等压线向气压较高的方向伸长的部分；低压槽内或槽前以上升运动为主，所以常与降水等天气伴随。 高压脊——高压脊是指高压延伸出来的狭长区域，或可看成是一组不闭合的等压线向气压较低的方向伸长的部分；高压脊内以下沉运动为主，所以常与晴朗天气伴随。 鞍型气压场——鞍型气压场是指两个高压中心和两个低压中心交错相对的区域，是一种有利于锋生或锋消的典型变形场。null地面天气图中的高、低压系统和鞍型场null500mb高空图中的槽脊系统null实际大气中，什么样的情形算是强的高压或者是强的低压？null四、全球气压分布特征全球气压带的分布特征是由太阳辐射、地球自转效应、海陆分布等因子决定的。 总体而言，可分为四大气压带，即：极地高压带(Polar High)、副极地低压带(Subpolar Low)、副热带高压带(Subtropical High)、赤道低压带(Equatorial Low) 由于由于海陆分布的差异，上述的气压带并不随纬度均匀分布，在海平面气压图上表现为永久性和季节性的大气活动中心null冬季 两低压 ①阿留申低压 ②冰岛低压 五高压 ③西伯利亚高压 ④北美高压 ⑤太平洋副高 ⑥大西洋副高 ⑦格陵兰高压 ITCZ 位于南半球SLP(海平面气压)⑦①②③④⑤⑥null夏季 ①冷高压变热低压（即亚洲低压和北美低压） ②海上副高加强合并并北移 ③冰岛低压、阿留申低压强度减弱 ④格陵兰仍然是高压环流 ⑤风系由冬季风变为夏季风 ⑥ITCZ移向北半球null海平面气压场上的大气活动中心 半永久性活动中心 太平洋副高、大西洋副高、冰岛低压、阿留申低压、格陵兰高压 季节性活动中心 西伯利亚高压、北美高压、亚洲热低压、北美低压 为什么半永久性活动中心出现于海洋，而季节性活动中心出现于大陆？null太阳辐射的不均匀分布——单圈Hadley环流的形成从右图可以看出，热带地区有辐射盈余，高纬度地区有辐射亏损如何将热带地区的辐射盈余，带到高纬度地区以弥补该地区辐射亏损？大气环流和洋流null如果： ①地球表面均匀（由水覆盖） ②太阳直射赤道（无季节变化） ③地球不自转（无柯氏力影响） 那么 太阳辐射将驱动出如右图的单圈Hadley环流，热带上升的暖空气把多余的热量带到高纬度地区。null地球自转作用——三圈环流的形成 赤道地区受热上升的气流，流向极地；在地球自转偏向力的作用下，逐步变为偏西气流，阻滞了空气的北上，在300附近积聚下沉；下沉到达地面后一支回流赤道，形成了Hadley环流圈；另一支继续北上，与极地下沉的南流气流在600附近汇合上升；上升到高空一支南流形成中纬度Ferrel环流圈；一支北流形成极地环流圈。null与三圈环流相对应，是所谓的“三风四带”，即： 极地东风(Polar Easterlies) 中纬度西风(Westerlies) 低纬度信风(Trades) 极地高压带(Polar High) 副极地低压带(Subpolar Low) 副热带高压带(Subtropical High) 赤道低压带(Equatorial Low) 赤道低压带又称为热带辐合带(InterTropical Convergence Zone)，简称ITCZ，它是南北半球两支信风在赤道地区汇合而形成的低气压区nullJet Streams are also part of the general circulation Polar Jet situated at about 10 km AGL over the polar front Subtropical Jet situated above the subtropical highs at about 13 km AGL often visible as a plume of moisture extending from the tropics to the sub-tropical regions 此外，与三圈环流相对应还有所谓的行星锋区和急流null思考题1、气压随海拔高度下降主要是因为（ ） a. 地球引力的减小 b. 空气密度的下降气温的下降 c.气温的下降 d. Both b and c 2、以下是四个不同观测站点探空气球所观测到850hPa气压所处的高度值，请问哪个观测站所处位置的气压最高？（ ） a. 1500米 b.1550米 c. 1600米 d.1650米 3、大气中有哪几种最为常见的气压型？ 4、地球表面四个气压带是什么？